Импульсный скользящий поверхностный разряд в газодинамическом потоке (1103045)
Текст из файла
На правах рукописиЛАТФУЛЛИН Денис ФатбировичИмпульсный скользящий поверхностный разряд вгазодинамическом потокеСпециальности:01.04.17 – химическая физика, в том числе физика горения и взрыва01.04.08 – физика плазмыАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2009Работа выполнена на кафедре молекулярной физики физическогофакультета Московского государственного университета имени М.В.ЛомоносоваНаучные руководителидоктор физико-математических наук,профессор Н.Н. Сысоевкандидат физико-математических наук,И.В.
МурсенковаОфициальные оппонентыдоктор физико-математических наук,профессор А.Ф. Александровкандидат физико-математических наук,с.н.с. В.Ю. ГидасповВедущая организацияИнститут химической физики им. Н.Н.Семенова РАНЗащита состоится 20 мая 2009 года в 16:30 на заседании диссертационногосовета Д 501.002.01 в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ,физический факультет, ЮФА.С диссертацией можно ознакомитьсяфакультета МГУ им. М.В. Ломоносова.вбиблиотекефизическогоАвтореферат разослан 20 апреля 2008 годаУченый секретарьдиссертационного совета Д 501.002.01,кандидат физико-математических наук2Т.В. Лаптинская1Общая характеристика работыАктуальность темыВ последнее время интенсивно развивается сравнительно новаяобласть физики плазмы – плазменная аэродинамика.
Задачи плазменнойаэродинамикисвязанысвопросамивзаимодействияплазменныхобразований с высокоскоростными потоками воздуха и различных газовыхсмесей. Электрические разряды в потоках газа рассматриваются какэффективный способ подвода энергии к потоку в результате джоулевойдиссипации энергии электрического тока разряда [1-3]. С практическойточки зрения это можно использовать для перестройки ударно-волновыхконфигураций перед летательным аппаратом, управляя обтеканием, илииспользоватькакэффективныйспособвоспламенениявоздушно-топливных смесей в двигателях при движении на больших скоростях.Преимуществомиспользованиягазоразряднойплазмыдлявоздействия на поток является разнообразие форм и условий организациигазового разряда, достаточная простота конструкции газоразрядныхустановок и быстрота воздействия на течение.
В лабораторных условиях впотоке газа реализуют, как правило, разрядыпостоянного тока,импульсно-периодические и безэлектродные разряды. Объемные газовыеразряды используются для управления режимами течения около телразличной формы, поверхностные разряды позволяют направленновоздействовать на пограничный слой вблизи обтекаемых поверхностей [28].
Актуальным в таких исследованиях остается нахождение оптимальныхрежимов развития разряда в потоке газа, определение величиныэнерговклада, анализ кинетических процессов в плазме разряда, изучениевлияния разряда на поверхностное трение, теплообмен, локальнуюструктуру течения (зоны отрыва, скачки уплотнения).Изучение процессов взаимодействия плазмы с газодинамическимипотоками важно как с точки зрения фундаментальных исследований3механизмов и кинетики атомно-молекулярных превращений при наличиисильных электрических полей и при высоких скоростях течения, так и сточки зрения оптимизации плазмохимических процессов и изменениягазодинамическихпараметровтечений.Разряды,создаваемыевмолекулярных газах (воздух, азот, кислород и их смеси), приводят кэффективному возбуждению внутренних степеней свободы молекул,диссоциации молекул, наработке активных радикалов и нагреву среды.Возниклазадачапоискаоптимальныхспособовсозданиянизкотемпературной плазмы в высокоскоростных потоках газа, изучениявлияния газового разряда на газодинамические характеристики потокавблизи обтекаемых поверхностей и выявления механизма развития разрядав высокоскоростном потоке.
Для более глубокого понимания физикохимическихпроцессов,протекающихпривзаимодействиинизкотемпературной плазмы газового разряда с потоком необходимо какпроведение экспериментальных исследований, так и сопоставление их срасчетами в рамках газодинамических моделей.Цельюдиссертационнойработыбылоэкспериментальноеисследование фундаментальной научной проблемы, связанной с изучениемгазодинамическихразвитиииэнергетическихповерхностногопроцессов,распределенногопротекающихскользящегоприразрядананосекундной длительности, и при взаимодействии плазмы разряда свысокоскоростным поперечным потоком воздуха.Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: экспериментальноехарактеристикисследованиеимпульсногопространственно-временныхповерхностногоскользящегораспределенного разряда в покоящемся воздухе при давлениях 15250 торр и в поперечном потоке воздуха при скоростях до 1600 м/с; изучение эволюции газодинамических возмущений, возникающих приинициированииразрядавусловияхвысокоскоростного потока;4неподвижнойсредыи определение уровня мгновенного энерговложения в газ на основесопоставления экспериментально определяемой динамики ударныхволн из области разряда с численными расчетами; исследование разряда в ламинарном и турбулентном пограничном слое.В целом использование скользящего поверхностного разрядапозволяетинтенсивно воздействовать на газодинамическое течение вобласти пограничного слоя за время, существенно меньшее временхарактерных газодинамических процессов.
Поверхностный скользящийразряд наносекундной длительности, обладающий высокой степеньюоднородности поверхностного энерговклада, не инициировался ранее всверхзвуковых потоках газа. Этот факт обуславливает научную новизнуработы, которая характеризуется следующими основными результатами:−создана экспериментальная база для исследования импульсногоскользящего распределенного поверхностного разряда в потокевоздуха в ударной трубе при различных давлениях, скоростях потока,величинах энерговложения в поток;−впервые в широком диапазоне давлений воздуха (15-400 торр) искоростей потока (до 1600 м/с) проведено изучение геометрииплазменного слоя скользящего поверхностного разряда;−впервые систематически исследована динамика ударных волн изобласти импульсного поверхностного скользящего разряда в воздухепри различных условиях инициирования разряда, оказывающаясущественное влияние на газодинамическое течение в ударной трубе, втом числе на динамические нагрузки на стенки канала;−предложен и реализован новый метод визуализации структурыприповерхностного течения свечением импульсного поверхностногоскользящего разряда; на его основе получены зависимости расстоянияламинарно-турбулентногопереходавпограничномтрансзвуковых и сверхзвуковых скоростях потока.5слоеприПрактическая ценность работы.
Полученные в работе данныепредставляют не только академический интерес, но являются научнойбазой для выработки рекомендаций по использованию газоразряднойплазмы при создании летательных аппаратов нового поколения; дляоценки влияния плазменных образований на приповерхностное течение;для управления горением в высокоскоростных потоках. Результатыисследований включены в отчеты грантов РФФИ и Программы РАН № 09.Основные положения, выносимые автором на защиту:1. Зависимостьпространственно-временныххарактеристикплазмыимпульсногоиспектральныхповерхностногоскользящегоразряда от давления в неподвижном воздухе и от параметров течения впотоке за ударной волной.2.
Результатыисследованиядинамикиударныхволнизобластиимпульсного поверхностного скользящего разряда в воздухе придавлениях 15-400 торр и скоростях потока до 1600 м/с.3. Способ определения энергии, мгновенного переходящей в тепловую вприповерхностном слое газа, на основе сравнения экспериментальнойдинамики ударных волн из области разряда с численными расчетами.4. Зависимость доли энергии разряда, трансформирующейся в тепло завремя энергоподвода, от плотности среды.5.
Новыйметоднестационарноговизуализациитеченияструктурысвечениемприповерхностногоимпульсногоразрядаиполученные на его основе параметры ламинарно-турбулентногоперехода в пограничном слое при трансзвуковых и сверхзвуковыхскоростях потока.Апробациядокладывалисьработы.иОсновныеобсуждалисьнарезультатымеждународныхдиссертацииироссийскихконференциях, симпозиумах и семинарах, в том числе: на Всесоюзнойконференциипофизикенизкотемпературнойплазмы(ФНТП,Петрозаводск, 2004); XII Международной конференции Ломоносов-20056(Москва, МГУ, 2005); XIII Школе-семинаре «Современные проблемыаэрогидродинамики» (Сочи, 2005); на 8 и 9 Международных научнотехнических конференциях "Оптические методы исследования потоков"(Москва, 2005, 2007);на YI и YII Международных конференциях понеравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ-2006, 2008);наXXXIII и XXXY Звенигородских конференциях по физике плазмы и УТС(Звенигород, 2006, 2008); International Symposium on Shock Waves (ISSW26, Germany, 2007) и на научных семинарах кафедры молекулярнойфизики физического факультета МГУ имени М.В.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
